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Moncef Krarti , Universidad de Colorado Boulder
(THE CONVERSATION) Las personas que viven de alquiler o que no tienen suficiente dinero para hacer reformas importantes en sus hogares han quedado excluidas durante muchos años de un cambio radical en la tecnología de calefacción y refrigeración que puede mejorar la eficiencia, ahorrar dinero y ser mejor para el clima global: las bombas de calor.
La calefacción y la refrigeración de edificios consumen el 35% de toda la energía utilizada en Estados Unidos cada año. Muchos hogares y negocios están reemplazando sus sistemas de calefacción y refrigeración que funcionan con combustibles fósiles por bombas de calor eléctricas, que utilizan electricidad no para generar aire caliente o frío, sino para transferir calor a los espacios que lo necesitan y expulsarlo de los que requieren refrigeración.
Hasta hace poco, este proceso requería la instalación permanente de una cantidad considerable de equipos voluminosos y costosos en un edificio, lo cual exigía la contratación de un profesional y podía costar hasta 10 000 dólares estadounidenses solo por la instalación, además del costo del equipo en sí. Estos sistemas, a menudo denominados minisplits, suelen tener un condensador en el exterior del edificio que intercambia calor con el aire exterior y un evaporador en el interior que lo intercambia con el aire interior.
Ahora, las bombas de calor de ventana están disponibles en Estados Unidos. Al igual que los aires acondicionados de ventana, estos dispositivos autónomos se pueden instalar sin ayuda profesional y se conectan a una toma de corriente. Sin embargo, a diferencia de los aires acondicionados de ventana, proporcionan tanto calefacción como refrigeración. Su precio es mucho menor que el de un sistema fijo ( entre 3000 y 4000 dólares ) y se pueden trasladar a una nueva propiedad si el propietario se muda.
Todavía no hay muchas opciones disponibles comercialmente, y las que existen no pueden calentar ni enfriar espacios muy grandes por sí solas. Además, su eficiencia disminuye al calentar hogares en lugares con temperaturas exteriores extremadamente bajas. Existen algunos modelos más económicos, pero carecen de indicadores de eficiencia, no funcionan con temperaturas exteriores muy bajas y son más ruidosos.
He diseñado y evaluado una amplia gama de tecnologías para la eficiencia energética en edificios; a continuación, explico cómo funcionan estas bombas de calor de ventana y por qué pueden permitir a los residentes de apartamentos y casas antiguas realizar mejoras significativas en los sistemas de calefacción y refrigeración de sus hogares de forma sencilla y relativamente económica . Los subsidios federales para este tipo de equipos expiraron en 2025, pero algunas compañías de servicios públicos, estados y gobiernos locales aún pueden ofrecer ayuda económica para cubrir los costos.
Transferir calor de un lugar a otro.
Las bombas de calor utilizan un ciclo de refrigeración reversible y pueden proporcionar una calefacción y refrigeración similar a la de los calefactores eléctricos, las calderas y los radiadores eléctricos, utilizando menos de la mitad de electricidad .
Las bombas de calor más comunes transfieren calor entre el aire interior y el exterior, pero otros sistemas pueden intercambiar calor con el suelo o con masas de agua, como los lagos.
La capacidad de las bombas de calor se define por la cantidad de calor que pueden transferir en un período de tiempo determinado. Una bomba de calor para toda una casa puede necesitar una capacidad de entre 12.000 y 60.000 unidades térmicas británicas (aproximadamente entre 12.660 y 63.300 kilojulios), pero la capacidad de las unidades de ventana es mucho menor, llegando a tan solo unos 9.000 Btu (9.500 kJ).
El rendimiento varía según las condiciones exteriores, donde la unidad envía el exceso de calor para enfriar el interior o lo capta para calentarlo. En modo de refrigeración, las bombas de calor se clasifican según su índice de eficiencia energética estacional, un valor que indica cuánta refrigeración se logra por unidad de electricidad consumida. La medida correspondiente para la calefacción se denomina factor de rendimiento estacional de calefacción. En general, cuanto mayores sean estos valores, mejor será su rendimiento. El Departamento de Energía de EE. UU. ha establecido estándares mínimos para estos valores .
Si bien estas unidades funcionan incluso cuando las temperaturas exteriores son de -13 grados Fahrenheit (-25 grados Celsius), su potencia calorífica se reduce a casi la mitad de su capacidad nominal y su eficiencia energética cae a un tercio de su rendimiento nominal a esa temperatura.
Además de su bajo costo en comparación con las bombas de calor convencionales de tipo split, las bombas de calor compactas para ventanas satisfacen las necesidades de calefacción y refrigeración con menor consumo de energía y menores costos. Sin embargo, cada unidad de ventana solo da servicio a una habitación, mientras que una unidad split, más común, puede dar servicio a varias.
Las bombas de calor compactas para ventanas son fáciles y económicas de instalar y ofrecen soluciones integrales de calefacción y refrigeración para apartamentos y viviendas antiguas, con una mayor eficiencia energética que los sistemas tradicionales. Sus principales limitaciones radican en su baja capacidad y su reducida eficiencia energética en climas o condiciones extremadamente frías.
Este artículo se republica de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original aquí: https://theconversation.com/how-window-mounted-heat-pumps-can-give-tenants-efficient-heating-and-cooling-281938 .
Moncef Krarti, Profesor de Ingeniería Civil, Ambiental y Arquitectónica, Universidad de Colorado Boulder
